Java Pattern: описание, возможности, примеры

Расширение условий задачи может потребовать повторения однотипных действий в определенном порядке. Такие действия помогают выполнять программистам шаблоны, или Java Pattern (JP), которые автоматизируют создание объектов и их отношений в рабочей области пользователя. Команды могут использовать JP, чтобы уменьшить количество ошибок, упростить моделирование и повысить производительность. Дизайнеры создают JP, используя информацию, идентифицированную из существующих эталонных реализаций и примеров решений.

Структура шаблона проектирования

Команды разработчиков решений устанавливают Java Design Patterns, используя мастера, применяют шаблоны в рабочем пространстве. Эти мастера, соответствующие лучшим практикам, снижают потребность в кодировании и сложной настройке.

Типовая структура JP:

1. Модель данных включает в себя все сущности и элементы данных, которые реализуют шаблон, в котором эти данные организованы в рабочей области. Она обеспечивает ожидаемый пользовательский ввод и применяет его к рабочему пространству, а также имеет встроенную справочную систему, доступную, когда пользователь запускает дизайн Java Pattern.
2. Пользовательский интерфейс. Разработчики взаимодействуют с шаблонами проектирования с помощью мастера проектирования JP. Он собирает информацию и организовывает ее на разных страницах мастера, дополняя подсказками или встроенной справкой, по требованию пользователя.
3. Процессор реализации. Когда пользователь завершает работу с мастером Java Pattern проектирования и нажимает кнопку "Готово", шаблон дизайна применяет введенные пользователем данные к сущностям и элементам, определенным в данном проекте. После чего JP генерирует и организует объекты и элементы данных в рабочей области.

Последовательность цикла разработки

Жизненный цикл шаблона проектирования начинается с идентификации и изоляции самого JP. Работая с эталонной реализацией, дизайнеры идентифицируют повторяемый макет, который включает ресурсы и отношения ресурсов с рабочим пространством. Задачи в жизненном цикле Java Pattern проектирования выполняются двумя разными участниками, дизайнером, который создает и распространяет макет, а также оператором, устанавливающим образцы проектирования и запускающим JP для облегчения разработки решения.

Последовательность дизайнерской обработки:

1. Оцениваются общие задачи моделирования и ключевые ресурсы в справочных реализациях, примерах решений и передовых практиках и устанавливают, какие повторяемые задачи можно автоматизировать в JP.
2. Разрабатывают JP с использованием выявленных ресурсов в качестве ключевых компонентов.
3. Тестируют полученные шаблоны проектирования, запустив их в среде Design Studio.
4. Включают JP в проекты плагинов, которые связывают с проектом объектов и с сайтом обновлений.
5. Устанавливают функции в зависимости от их роли и целей.
6. Запускают шаблоны проектирования, чтобы завершить дизайнерское решение.

Файл pattern.xml

Каждый шаблон дизайна имеет файл «pattern.xml», который определяет содержимое модели JP. В дополнение к высокоуровневым атрибутам, установленным для файла, например, к пространству имен, идентификатору шаблона и атрибутам имени. В разделе "XML-схема" это файл с именем DesignPattern.xsd в папке схемы, доступной в программном пакете Design Studio. Разработчик может указать, является ли шаблон проектирования основным или второстепенным выпуском или частью выпуска пакета обновления по номеру версии шаблона проектирования.

На странице «Введение» в мастере находится информация, которая описывает, как можно использовать JP. Разделы шаблона проектирования:

1. Действительные целевые проекты, в которых сохраняются ресурсы при применении шаблона проектирования.
2. Заполнители представляют информацию, которая должна быть введена пользователем, применяющим JP.
3. Страницы, которые отображаются в мастере. Токены JP организованы в виде страниц в мастере, где каждая страница является их группой. Можно определить любое количество групп токенов.
4. Список ресурсов, включенных в JP, который копирует эти ресурсы в рабочее пространство пользователя.
5. Информация по умолчанию, предоставляемая мастеру JP, для автоматического заполнения имен токенов.

Подход Java к дизайну

Шаблоны проектирования уже определены и предоставляют стандартный отраслевой подход для решения повторяющейся проблемы, поэтому это экономит время, если он разумно используется. Использование шаблонов проектирования способствует повторному использованию, что приводит к созданию более надежного и легко обслуживаемого кода. Это помогает снизить совокупную стоимость владения (TCO) программного продукта и облегчает понимание и отладку кода. Это приводит к более быстрому развитию, и новые члены команды легко обучаются новым программам.

Шаблоны проектирования Java подразделяются на три категории - дизайна для создания, структуры и поведения. JP креационного проектирования предоставляют решение для создания объекта наилучшим образом для конкретных ситуаций.

Шаблон Singleton ограничивает создание экземпляров класса и гарантирует, что в виртуальной машине Java существует только один экземпляр класса. Кажется, что это очень простой JP, но когда дело доходит до реализации, у него появляется много проблем. Реализация Singleton шаблона всегда была спорной темой среди разработчиков и одной из самых обсуждаемых тем JP проектирования.

Фабричный образец

Java Factory Pattern используется когда есть суперкласс с несколькими подклассами. Этот шаблон берет на себя ответственность за создание экземпляра класса от клиентской программы до фабричного класса. Можно применить шаблон Singleton к классу Factory или сделать метод фабрики статическим. Это один из наиболее широко используемых JP.

Абстрактный Фабричный образец (Abstract Factory) похож на Фабричный образец, который возвращает различные подклассы на основе предоставленного ввода, и использует оператор «if-else» или «switch» для достижения этой цели. В шаблоне Abstract Factory избавились от блока «if-else», оставили класс фабрики для каждого подкласса, после чего Abstract Factory возвращает подкласс на основе входного класса фабрики.

JP Строитель был введен для решения некоторых проблем Factory и Abstract Factory, когда Object содержит много атрибутов. Builder Pattern Java устраняет проблему большого количества необязательных параметров и несогласованных действий, предоставляя способ пошагового построения объекта и метод, возвращающий конечный объект.

Структурные конструкции

Шаблон проектирования адаптера является одним из JP структурного проектирования и используется для совместной работы двух не связанных между собой интерфейсов. Объект, который присоединяется к этим несвязанным интерфейсам, называется адаптером. В качестве примера из реальной жизни можно рассматривать мобильное зарядное устройство в качестве адаптера, поскольку для зарядки аккумулятора требуется 3 В, а обычная розетка выдает напряжение 120 В (США) или 220 В (Россия). Таким образом, мобильное зарядное устройство работает в качестве адаптера между мобильной зарядной розеткой и сетевой розеткой.

JP Композитный Узор является одним из структурных шаблонов проектирования и используется, когда нужно представлять иерархию части – целого, создать структуру таким образом, чтобы объекты в ней обрабатывались одинаково.

Диаграмма - это пример из реальной жизни, структура, состоящая из таких объектов, как круг, линии, треугольник и других геометрических фигур. Когда программист заполняет рисунок цветом, скажем, красным, тот же цвет также применяется к объектам в JP. Здесь рисунок состоит из разных частей, и все они имеют одинаковые операции.

Прокси шаблон

Целью шаблона прокси является «Предоставление суррогата или заполнителя для другого объекта с целью контроля доступа к нему». Само определение очень ясно, и JP прокси используется когда нужно обеспечить контролируемый доступ к функциональности.

Допустим, есть класс, который может выполнять некоторые команды в системе, но если нужно передать эту программу клиентскому приложению, у нее могут быть серьезные проблемы. Клиентская программа может выдать команду на удаление некоторых системных файлов или изменить некоторые параметры, которые не нужны.

Шаблон проектирования Flyweight используется когда нужно создать много объектов класса. Поскольку каждый объект потребляет пространство памяти, которое может иметь решающее значение для устройств с небольшим объемом памяти, таких как мобильные устройства или встроенные системы, можно применять JP с упрощенным дизайном, чтобы уменьшить нагрузку на память путем совместного использования объектов. Реализация пула строк в Java является одним из лучших примеров реализации шаблонов Flyweight.

JP Фасада (Facade) используется, чтобы помочь клиентским приложениям легко взаимодействовать с системой. Предположим, есть приложение с набором интерфейсов для использования базы данных MySql/Oracle с целью создания отчетов различных типов, таких как отчет HTML, отчет PDF и другие. Таким образом, у пользователя будет другой набор интерфейсов для работы с различными типами базы данных.

Клиентское приложение может использовать эти интерфейсы для получения необходимого соединения с базой данных и создания отчетов. Но когда сложность возрастает или имена поведения интерфейса сбивают с толку, клиентскому приложению будет трудно управлять им. Таким образом, применяют шаблон Facade и предоставляют интерфейс-оболочку поверх существующего, чтобы помочь клиентскому приложению.

Иерархии интерфейсов

Когда у пользователя есть иерархии интерфейсов в обоих интерфейсах, а также реализации, тогда JP "Мост" используется, чтобы отделить интерфейсы от реализации и скрыть детали реализации от клиентских программ. Как и шаблон адаптера, это один из JP структурного проектирования. Реализация JP "Моста" следует идее о предпочтении Composition, а не наследовании.

JP "Decorator" используется для изменения функциональности объекта во время выполнения. В то же время другие экземпляры того же класса не будут затронуты этим, поэтому отдельный объект получает измененное поведение. JP "Decorator" является одним из структурных шаблонов проектирования и использует для реализации абстрактных классов или интерфейсов с композицией.

Пользователи используют наследование или композицию для расширения поведения объекта, но это делается во время компиляции и применимо ко всем экземплярам класса. Нельзя добавить какие-либо новые функциональные возможности во время выполнения шаблона.

Регулярные выражения Java Regex Pattern

Приложения часто требуют обработки текста для таких функций, как поиск слов, проверка электронной почты или целостность документа XML. Это часто включает в себя сопоставление с образцом. Такие языки, как Perl, sed или awk, улучшают сопоставление с шаблоном с помощью регулярных выражений, строк символов, которые определяют шаблоны, используемые для поиска соответствующего текста. Для сопоставления с шаблоном с использованием языка программирования Java требовалось использование StringTokenizer класса со многими charAt методами подстроки для чтения символов или токенов для обработки текста. Это часто приводит к сложному или "грязному" коду.

Для программистов лучше использовать регулярные выражения с java.util.regex пакетом, применяя следующие распространенные сценарии в качестве примеров:

1. Простая замена слов.
2. Проверка электронной почты.
3. Удаление управляющих символов из файла.
4. Поиск файлов.

Для того чтобы скомпилировать код в этих примерах и использовать регулярные выражения в приложениях, потребуется установить J2SE версии 1.4.

Реализация связи команды

Шаблон команды используется для реализации потери связи в модели "запрос-ответ". В нем запрос отправляется вызывающему, а invoker передает его инкапсулированному объекту команды. Командный объект передает запрос соответствующему методу Receiver для выполнения определенного действия.

Допустим, нужно предоставить утилиту файловой системы с методами для открытия, записи и закрытия файла, и она должна поддерживать несколько операционных систем, таких как Windows и Unix. Для реализации утилиты File System, прежде всего, нужно создать классы-получатели, которые фактически будут выполнять всю работу. Поскольку кодировка выполняется в терминах Java-интерфейсов, может быть интерфейс FileSystemReceiver и его классы реализации для различных разновидностей операционной системы, таких как Windows, Unix, Solaris и другие.

JP "Переводчик" используется для определения грамматического представления языка и предоставляет интерпретатора для работы с грамматикой. Лучший пример этого шаблона - компилятор "Джава", который интерпретирует исходный код "Джава" в байтовый, понятный для JVM. Google Translator также является Example Patterns Java интерпретатора, где ввод может быть на одном языке, а вывод – на другом.

JP "Посетитель" используется, когда нужно выполнить операцию над группой однотипных объектов. С помощью его можно переместить операционную логику из объектов в другой класс. Например, корзина покупок, в которую можно добавить различные типы товаров, когда нажимается кнопка «Оформить заказ», то вычисляется общая сумма, подлежащая оплате.

Пример Java Util Regex Pattern

Компиляция из сценария оболочки Unix/Linux применяется, когда возникают обстоятельства, когда у разработчика нет «Ant» или «Ant-based» проекта для компиляции пользовательских "Джава"-программ. В таких случаях обычно используют сценарий оболочки Linux для компиляции своих классов Java. Очень хорошее применение, которую скрипт делает для пользователя - это динамическое включение всех файлов Jar, которые нужны, в путь к классам. Таким образом, Jar-файлы находятся там, их компиляция очень проста из командной строки.

Программа делает два предположения:

1. Пользователь находится в каталоге над уровнем с именем " src", которая содержит " java" файлы.
2. Пользователь находится в каталоге над уровнем с именем " lib", и все файлы «Jar», которые нужны программе, находятся в этом каталоге.

Скрипт Pattern Compile Java.

Регулярные выражения в "Джава" Util – это использование классов Pattern и Matcher. Можно использовать метод String.matches () для выполнения сопоставления. В некоторых случаях нужно использовать немного более многословный способ проведения сеанса, но тот, который в конечном итоге дает больше гибкости и может улучшить производительность. В частности, используют два класса пакета java.util.regex: Pattern и Matcher. Фото представлены ниже.

Процедура Java Regex Pattern выглядит следующим образом:

1. Компилируют выражение в объект "Паттерн".
2. Вызывают статический метод Pattern.compile (), передавая выражение. Этот метод возвращает объект Pattern. Выполнение этого объекта является внутренним представлением шаблона в форме, которая делает его эффективным для выполнения сопоставлений.
3. Всякий раз, когда нужно выполнить сопоставление, создают объект Matcher.
4. Для того чтобы проверить, соответствует ли конкретная строка шаблона, накладывают согласование() метода на шаблон объекта, передавая в строке.
5. Вызывают совпадения Java Pattern Matcher, который возвращает логическое значение, указывающее, соответствует ли строка, переданная в метод (), регулярному выражению.

Таким образом, шаблоны проектирования очень популярны среди разработчиков программного обеспечения, поскольку они представляют хорошо описанное решение типичной задачи. Это помощники, которые автоматизируют сложные повторяющиеся задачи и позволяют членам команды с различными уровнями подготовки выполнять их.